[发明专利]官能化含硅烷粒状材料的系统与方法

说明书

本发明涉及官能化粒状物的方法与系统，和更具体地涉及在分离 介质中使用的硅烷官能化的粒状物的生产方法。

官能化二氧化硅是已有的方法。大多数二氧化硅在“湿法”中处 理。“湿法”是一种硅烷官能化的方法，该方法利用溶剂有效地淤浆 化全部粒状物负载。被加工物料(它包括粒状物、添加剂和溶剂)重量 的大部分由溶剂组成。设计高的溶剂浓度促进反应性添加剂，即硅烷 和粒状物表面的密切接触，其目标是引发在添加剂和该表面上的一些 反应性位点之间的反应。一般地，湿法要求相对长的间歇时间，典型 地在高于环境温度的温度下范围为1-24小时，以完成反应。

此外，高溶剂浓度使得需要多步额外的洗涤步骤。一旦反应性添 加剂附着到所述表面上，则必须除去溶剂和反应的副产物，使得粒状 物回到有用的干燥状态。要求至少一步和通常多步溶剂洗涤步骤来除 去未反应的硅烷。然而，每一额外的洗涤步骤将增加来自该工艺的废 溶剂的量，从而产生处置问题。当工艺的生产能力增加时，溶剂的处 置成本也将增加。

或者，可使用“干法”官能化二氧化硅。在干法中，提供硅烷添 加剂到主要由将与所述添加剂反应的物料组成的混合物中，这与其中 大部分被加工的物料是对与特定添加剂的反应呈惰性的溶剂的湿法相 反。干法利用高粘度的聚合物，例如橡胶来配混粒状物。在这一情况 下，添加剂拟使粒状物(例如粉末)和聚合物更加相容。这将促进聚合 物和粒状物更好地混合，为的是扩大体积或流变学改性等目的。在干 法中，硅烷和粒状物简单地配混在混合物内，且没有彼此强烈地附着 或粘结。硅烷基本上用作喷射到聚合物和粒状物的预混物内以使粒状 物与聚合物更加相容的简单添加剂。

随着分离工艺的进展，需要改进生产在分离介质中使用的组分的 方法，其中包括生产硅烷官能化的粒状物的改进方法。

根据本发明的一个实施方案，提供官能化粒状物的方法。该方法 包括下述步骤：提供粒状物到反应器中，在基本上不存在溶剂的情况 下流化该粒状物，提供含硅烷的材料到流化的粒状物中，和使含硅烷 的材料与流化的粒状物反应，提供硅烷官能化的粒状物。

根据本发明的另一实施方案，提供官能化粒状物的系统。该系统 包括可操作而产生并维持粒状物的流化床的反应器，含硅烷的材料的 来源，和可操作而将含硅烷的材料喷射到粒状物的流化床上的喷射机 构。

用本发明含硅烷的材料官能化粒状物的系统与方法的实施方案是 有利的，特别地在使用分离介质的应用中。鉴于下述详细说明和附图， 由所述系统和方法提供的这些和额外的特征与优点将更加充分地得到 理解。

当结合本文所包括的附图阅读时，可最好地理解本发明具体实施 方案的下述详细说明。附图页包括：

图1是根据本发明的一个或多个实施方案的流化床装置的示意 图。

图2是描述根据本发明一个或多个实施方案的含硅烷的材料化学 附着到粒状物上的示意图。

根据本发明的一个实施方案，提供官能化粒状物的方法。该方法 包括下述步骤：提供粒状物到反应器中，在基本上不存在溶剂的情况 下流化该粒状物，提供含硅烷的材料到流化的粒状物，和使含硅烷的 材料与流化的粒状物反应以提供硅烷官能化的粒状物。

该粒状物可包括本领域的技术人员已知的许多材料。该粒状物可 包括无定形二氧化硅，其中该无定形二氧化硅典型地源自生物来源。 具体地，无定形二氧化硅可包括稻壳灰、燕麦麸灰、小麦壳灰或其组 合。在可供选择的实施方案中，粒状物也可包括无机材料。该无机材 料可包括硅藻土、高压液相色谱(HPLC)级二氧化硅、氧化钛、氧化锆 及其组合。粒状物的其他实例可包括滑石、碳酸钙、二氧化硅干凝胶、 二氧化硅水凝胶、热解法二氧化硅、硅灰、天然粘土、硅藻土，和本 领域的技术人员已知的其他粒状物材料。粒状物的尺寸可以变化，然 而，粒状物典型地包括最多约500微米，或者最多约250微米，或约 10微米-200微米，或约5微米-75微米，或约25-50微米的粒度。粒 状物也可包括以上所述的任何粒状物材料的混合物。